Wird der Untergang eines Kernreaktors in die CO22_2-Lagerstätte auf dem Mars eine gewaltige Explosion verursachen? [geschlossen]

Innerhalb des CO 2 Lagerstätte in der Nähe des Südpols des Mars , laut diesem Artikel wurden 3 Untereinheiten gefunden, von denen eine ein Top-CO hat 2 300 Meter dicke Schicht bedeckt von einer Wassereisschicht mit einer Dicke von bis zu 20 Metern (Abbildung 4) .

Der russische Kernspaltungsreaktor OK-900A wurde zum Antrieb von Eisbrechern verwendet. Es hat eine Brennstoffladung von etwa 151 kg und eine Stromerzeugung von etwa 171 Megawatt mit einer Gesamtenergieerzeugung von über 2000 GWh!

Fallenlassen eines ähnlichen Reaktors auf der Wassereisschicht, die das CO bedeckt 2 Untereinheit würde das Wassereis unter dem Reaktor sublimieren und es würde zu CO absinken 2 Schicht und hinterlässt ein Loch darüber.

Phasendiagramm von Kohlendioxid und WasserPhasendiagramm von Kohlendioxid und Wasser

Blick auf den CO 2 Phasendiagramm oben, das CO 2 Vom Reaktor erhitzter Feststoff würde sich in Gas verwandeln und den Schacht oben verlassen, und der Reaktor würde relativ schnell auf den Boden der Lagerstätte sinken, wahrscheinlich innerhalb von Tagen.

Und was würde als nächstes passieren?

Würde sich das hebende, kühlende Gas im Schacht nicht an der Innenfläche nahe der Öffnung ablagern und schließlich den Schacht schließen?

Der am Boden der Lagerstätte sitzende Reaktor würde immer mehr festes CO sublimieren 2 , einen großen Raum um sich herum schaffend, mit immer größer werdendem Druck im Inneren. Würde das nicht irgendwann zu einer gewaltigen Explosion von Druckgas führen?

Aber wenn der Schacht offen bleiben würde, wird das anfangs sehr kalte Gas genug zirkulieren, um eine Überhitzung des Reaktors zu verhindern?

Industrielle Kernreaktoren benötigen eine starke Kühlung, typischerweise geschieht dies mit Wasser. Unklar ist, wie es auf dem Mars passieren konnte. Sie sind auch sehr empfindliche Dinge, und entgegen dem weit verbreiteten Missverständnis führen Probleme dazu, dass sie anhalten und nicht explodieren. Der Volksglaube ist, dass Kernreaktoren leicht explodieren können. Tatsache ist, dass sie leicht untergehen können, aber nicht explodieren können (alte Reaktoren vom Typ Tschernobyl konnten explodieren, aber selbst in ihrem Fall war es schwierig).
@peterh Könnte sich ein eingestellter Druckwasserreaktor nicht bei 70 stoppen 0 C und startet sich wieder bei 50 0 C zum Beispiel?
Es wäre praktisch unbrauchbar für die Stromerzeugung, das theoretische Maximum seiner Effektivität wäre ≈ 6%. Industrielle Reaktoren verwenden unter Druck stehendes Wasser, das nur siedet ≈ 300 ∘ C . Dieser Reaktor wäre im Wesentlichen ein luftgekühlter Reaktor mit einem Wasserprimerkreis. Aber 0,02 atm CO2 ergeben kein sehr gutes Kühlmittel. Ich wäre überrascht, wenn seine maximale Leistung über einigen kW liegen könnte.
@peterh Effektivität wird nicht wichtig sein, hier geht es nur um die Wärmeerzeugung. Anfangs wird das CO2 mindestens minus 100 betragen 0 C aus dem Festkörper kommend und bei schneller Sublimation kann der Druck bei schneller Zirkulation erheblich ansteigen. Ich denke, es ist eine sehr komplexe Situation zu beurteilen.

Antworten (1)

OK-151 ist ein Druckwasserreaktor . Dieser hat einen primären Kühlkreislauf mit Wasser unter hohem Druck, dieser Kreislauf muss in einem Wärmetauscher durch einen sekundären Kreislauf gekühlt werden. Der OK-151 ist für den Einsatz auf einem Schiff mit konstanter Versorgung mit Frischwasser für den Sekundärkreislauf ausgelegt.

In Ihrer Situation würden Wasser und CO 2 verdunsten, sodass Sie den Sekundärkreislauf nicht füllen können. Was dann passiert, hängt von Details des Reaktordesigns ab, die im Wikipedia-Artikel nicht enthalten sind. Der Primärkreislauf erwärmt sich, bis sich Dampf bildet, aber bis dahin haben Sie wahrscheinlich Druckentlastungsventile ausgelöst und Sie verlieren Primärkühlmittel. Wenn der Reaktor trocken kocht, hat sich die Reaktion verlangsamt, aber vielleicht nicht genug, um eine Kernschmelze zu verhindern.

Sie können also nicht einfach ein OK-151 nehmen und hineinwerfen. Es muss mit einem primären Kühlkreislauf modifiziert werden, der die Außenfläche des Reaktormoduls erwärmt. Diese Oberfläche muss ziemlich groß sein, um ein Gleichgewicht mit ~300-500 MW Wärmezufuhr zu erreichen.

etwa 100 Meter unter der Oberfläche würde der Druck so stark ansteigen, dass der erhitzte Feststoff in flüssiges CO2 übergehen würde.

Woher hast du diese Idee? Der Reaktor dichtet das Loch, das er ausschmilzt, nicht ab, Gas entweicht an den Seiten des Reaktors.

Würde sich das hebende, kühlende Gas im Schacht nicht an der Innenfläche nahe der Öffnung ablagern und schließlich den Schacht schließen?

Sie können einige Einzahlungen erhalten, aber ich glaube nicht, dass der Schacht geschlossen wird.

  1. Die Umgebungstemperatur liegt ungefähr bei der Temperatur, bei der CO 2 gefriert. Sie müssen also nur ein wenig Wärme hinzufügen, damit das CO 2 sublimiert. Sobald das CO 2 freigesetzt wird, wird es wahrscheinlich tagsüber von selbst sublimieren.

  2. Der Reaktor produziert auf kleinstem Raum so viel Wärme, dass er die CO 2 -Gassäule in der Zeit, die sie für den Aufstieg an die Oberfläche benötigt, problemlos so weit erhitzen kann, dass sie nicht wieder gefrieren kann.

  3. Das CO 2 -Gas entweicht schnell: Es dehnt sich während der Sublimation enorm aus, sodass Sie einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrahl erhalten.

Danke für die Antwort ! Ich schätze, dass der Druck 100 Meter unter der Oberfläche etwa 10 bar beträgt. Wenn man sich das Phasendiagramm von CO2 bei diesem Druck ansieht, würde sich der Feststoff zuerst in Flüssigkeit verwandeln, sodass die Wand des Lochs über dem Reaktor flüssig sein könnte, aber Sie haben Recht, es wird das Loch nicht abdichten. Aber was ist mit dem Moderator? en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor#Moderator Wird es nicht verhindern, dass Kühlmittel verloren geht?
10 bar auf 100 m sind ungefähr richtig, aber das gilt nur, wenn sich über Ihnen eine Säule aus flüssigem Wasser befindet. Wenn Sie auf dem Mars Wasser auftauen, geht es direkt in die Gasphase über, weil der atmosphärische Druck zu niedrig ist, als dass eine Flüssigkeit existieren könnte.
Das Kühlmittel ist der Moderator, es kann seinen eigenen Verlust nicht verhindern.
Ich verstehe nicht, im "Moderator-Absatz" wird nichts über "Verluste" gesagt. Das Kühlmittel moderiert bereits, bevor Verluste auftreten können.
Das ist die Frage (auf die ich keine Antwort habe): Reicht die Moderation aufgrund von Dampftaschen aus, um die Leistungsabgabe auf ein sicheres Niveau zu senken, wenn der sekundäre Kühlmittelkreislauf leer ist?
Auf jeden Fall wird eine Sekundärschleife benötigt, um den Reaktor zu bewegen. Das Antriebssystem wird ein Sonderfall sein. Kennen Sie das Gewicht und die Abmessungen des OK-900A oder des OK-151?
Ich weiß nichts über diese genauen, aber US-Marinereaktoren wiegen in der Größenordnung von 1000 Tonnen, einschließlich aller ihrer Nebenaggregate.
Ich habe den Text etwas geändert, um deutlicher zu machen, wie der Schacht schließen würde. Ich habe den Satz über flüssiges CO2 gelöscht, weil das nicht mehr wichtig ist. Wenn Sie Ihre Antwort nicht entsprechend ändern möchten, kann ich das erneut hinzufügen
Ich habe im Text eine Frage zur Kühlung des Reaktors eingefügt. Wenn man sich das Phasendiagramm ansieht, würde die Außenseite des Reaktors jemals mehr als 50 werden 0 C, weil dann der Gasdruck mehr als 60 bar betragen würde ?
PWRs arbeiten bei viel höheren Temperaturen (mehrere hundert C).
Wird der Untergang eines Kernreaktors in die CO22_2-Lagerstätte auf dem Mars eine gewaltige Explosion verursachen? [geschlossen]
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v